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无线图像(视频)传输系统ARM9+Atmega16+OV7620+nrf24l01(一)

时间:09-10 来源:互联网 点击:

很多人可能会这样惊讶的问道,况且,直到现在我也不能确定能不能传输视频,我本人觉得估计也有点吃力!!!不过现在已经完成了图片的传输,从传输时间来看还是漫长的让人接受不了,一张320*240图片的传输大概需要10s(后面会详述为什么会有这么长时间和可以改进的地方),但是,一张完整图片经过无线发射完只需1.2s(去除发送等待时间大概只需720ms)左右的时间,大部分时间还是消耗在采集端的发送延时等待(目前还没有用中断,下一步改成中断处理)以及上位机(ARM9)驱动中的数据复制(copy to usr,用mmap方式应该会快一点(引用别人的结论——用mmap方法就不会造成CPU的CACHE频繁失效,从而大大节约时间——Ethan的《copy_to_user与mmap的工作原理》),这也是下一步的计划),并且这些数据都是没有经过任何处理的原始RGB BAYER PATTERN。为什么要做这个平台呢??原因在于目前参加了一个省竞赛,关于《都市开心农场》(QQ农场的实例版),考虑到植物生长的相对静态性,不需要实时的图像采集,并且考虑到这个项目要和物联网或是无线传感网有关联,所以就采用了这个无线传输方案。先不说可行性了,关键在于学习,这20天中,也学习了不少东西,ARM驱动开发、图像的格式,显示以及液晶屏framebuffer的使用。下面就一步步叙述整个开发过程吧。

先来说说目前已经达到的效果,通过Atmega16+OV7620+nrf24l01采集图像,图像格式可以设为YUV422,RGB RAW16,RGB8bit,前两种目前只能显示为灰度图像(OV7620的UV管脚没有用,只能通过Y通道获取数据)并且对图像这块也不了解,GB8bit支持彩色显示,可以在4.3 16bpp LCD上显示(图像质量还可以),并且可以通过网络传到上位机(电脑),不过,这块还没有做好,只能接收到数据,还没有显示出来(这也是后面的工作了)。ARM+nrf24l01作为目前的终端(这个也只是作为我一个项目中的网关,所以先熟悉了再说,不过到时候可不是nrf24了)。基本上已经完成了图像的采集、传输、处理(显示)整个流程,最后要做的也是最困难的——优化。

作为开发记录文档, 我想分为4个部分分别描述整个过程的关键之处:

nrf24l01无线射频模块

OV7620图像传感器

nrf24l01 在ARM上的驱动

图像在lcd中显示

首先,nrf24l01无线收发模块之前从未接触过,用过的也都是TI 早期的CC1000,CC1101模块,为什么要选它呢??可能是因为它操作简单吧(竞赛有时间限制啊),也可能是因为它有两种传输速率1M、2M(目前用的是1M,期待2M有所改善),而那些用于ZIGBEE的速率也都在250kbps左右,即选之则安之。微控制器采用的是Atmega16,时钟采用外部晶振7.3728MHz(晕,为什么用这么一个频率呢?!!)。nrf24l01通过Atmega16通用IO模拟出的SPI连接(第一个瓶颈)。那么首先来说说IO模拟SPI问题,Atmega16 SPI总线频率最高可达到时钟频率的一半(主机方式),而nrf24l01 datasheet上标注了SPI 频率可以支持到8MHz,所以当初应该选择主频更高的晶振。在本平台中没有使用SPI接口,而是用IO模拟的SPI时序(因为这样的程序网上到处都是),后来才发现,IO模拟的SPI速率是很慢的(具体慢多少我也不清楚),所以下一步打算直接用SPI接口操作好了。下面贴出部分程序段;

/*SPI 写,返回状态值。模拟SPI 先MSB(DORD=0) 、SCK空闲时为低电平(CPOL=0)、起始沿采样,下降沿设置(CPHA=0)*/

char SPI_RW(char data)

{

char i,temp=0;

for(i=0;i8;i++) // output 8-bit

{

if(data 0x80)

{

PORTB |= (1 PB5) ;

}

else

{

PORTB = ~(1 PB5);

}

data = (data 1);

temp=1;

PORTB |= (1 PB7);

if(PINB (1 PB5))temp++;

PORTB = ~(1 PB7);

}

return(temp);

}

//SPI READ

char SPI_Read(char reg)

{

char reg_val;

PORTB = ~(1 PB4); // CSN low, initialize SPI communication...

SPI_RW(reg); // Select register to read from..

reg_val = SPI_RW(0); // read registervalue

PORTB |= (1 PB4); // CSN high, terminate SPI communication

return(reg_val);

}

其他的函数都可以由这两个函数演变。还有个问题就是软件延时的问题,这也是今天才发现的问题,比如在时钟频率为7.3728M时,循环for(i=0;i254;i++)执行时间大概为138us,一个for循环的执行次数为4*N+4.下面这个毫秒级延时函数则比较经典:

void delay_1ms(void)

{

unsigned int i;

for(i=1;i(unsigned int)(xtal*143-2_;i++)

;

}

在上式中,xtal为晶振频率,单位为MHz.

OK,今天就写到这里。

此文仅作为开发记录文档,错误在所难免!

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